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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Impulsverstärkung für Servos in Modellflugzeugen


Autor: Peter (Gast)
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Hallo an euch alle,

mich beschäftigt da eine Frage.

Servos werden ja bekanntlicherweise mit drei Leitungen am Empfänger 
angeschlossen. Plus, Minus und Signal. Die Empfänger arbeiten intern mit 
ca 3,3V. Das heißt, die maximale Amplitude des Signals ist ca. 3,3V. Wie 
kann ich nun die 3,3V auf 5V erhöhen? 5V stehen ja eh durch den Akku zur 
Verfügung.

Ginge das mit einem Transistor vielleicht? Wenn ja, wie mache ich das?
Oder wie ginge es sonst?

Vielen Dank,
Peter

Autor: BillX (Gast)
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was soll das bringen?

Autor: Peter (Gast)
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Ganz einfach,

fliegt man größere Modelle, so um die 6m Spannweite, dann fallen da 
schon schnell mal 3m Servokabel an.

Man liest dann oft, dass die Servos ein bisschen "zittern" und natürlich 
mehr Stromverbrauch haben.

Desshalb die Erhöhung. Teure Akkuweiche haben ja das selbe Prinzip.

MFG
Peter

Autor: mr.chip (Gast)
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Laufen die Servos auf 5 Volt? Wenn nein, dann bringt dir das absolut 
nichts. Wenn ja: Ja, mit einem Transistor würde das gehen. Aber Achtung: 
Was die Kraft der Servos angeht, hat das überhaupt keinen Einfluss.

Sind es digitale oder analoge Servos?

Autor: Peter (Gast)
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ja,
die servos laufen mit 5V.

Es sind unterschiedliche, einmal Analog, einmal Digital. Das hängt vom 
jeweiligen Modellab.

Da ich eher elektronik-Laie bin: Kannst du mir vielleicht kurz erklären, 
wie das geht? An Basis wird ja, denke ich mal, das Signal des Empfängers 
angeschlossen. Aber weiter?

MFG
Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Peter (Gast)

>fliegt man größere Modelle, so um die 6m Spannweite, dann fallen da
>schon schnell mal 3m Servokabel an.

Ja und? Wie dick sind die Kabel und welche Ströme fliessen drüber? Ich 
rate mal.

Querschnitt 0,25mm^2, das ist recht dünn. Widerstand ca. 70 mOhm/m, 
macht ~210m Ohm. Bei 1A Stromaufnahme des Servos fallen gerade mal 210mV 
über der Masse ab und das Servo "sieht" 3,1V statt 3,3V STEUERSIGNAL! 
Das ist absolut unkritisch, da alles über 2V als HIGH gilt!

>Man liest dann oft, dass die Servos ein bisschen "zittern" und natürlich
>mehr Stromverbrauch haben.

Man liest soviel, vor allem in der BILD-Zeitung . . .

>Desshalb die Erhöhung. Teure Akkuweiche haben ja das selbe Prinzip.

Nöö, dort geht es um die STROMVERSORGUNG, nicht um STEUERSIGNALE!

Ergo. Das Problem ist keins.

MFG
Falk

Autor: mr.chip (Gast)
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> Das ist absolut unkritisch, da alles über 2V als HIGH gilt!

Wird das Signal bei analogen Servos auch nach diesem Muster 
"digitalisiert"? Ich bin mir absolut nicht sicher, aber wird dort nicht 
direkt das eingehende Signal für die Steuerung des Potis verwendet?

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Wird das Signal bei analogen Servos auch nach diesem Muster
>"digitalisiert"? Ich bin mir absolut nicht sicher, aber wird dort nicht
>direkt das eingehende Signal für die Steuerung des Potis verwendet?

Digitale und analoge Servos unterscheiden sich nur durch den Regler: der 
eine ist ein Mikrocontroller der andere nicht...

Autor: Chris S. (schris)
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Wenn du Probleme mit selbstgemachten Interferenzen (nicht eintstörter 
E-Motor, ...) hat, low-pass filter sowie schmitt-trigger löst dir das 
Problem. Könntest aber auch nur einen Optokoppler in den 
Motor-Kontroller
Zweig geben, und die gemeinsame (bec) Versorgungsspannung ein bisschen 
Entstören, sowie ev zwei Löschkondensatoren auf den Motor anlöten, nur
so als Ansatz.

Autor: Peter (Gast)
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Hallo,

danke euch alle schon mal für eure Antworten.

Es geht hier um reine Segelflieger und keine Elektromodelle.

Ich habe mich gestern noch durch eine Unmenge von Internetseiten 
durchgequält. Einiges ist dabei rausgekommen. Anscheinend werden die 
Impulse über Operationsverstärker verstärkt und nicht über Transistoren.

Bei OPVs kann ich ja, soweit ICH weis, die Signale um einen bestimmten 
Faktor verstärken. Angenommen wich will von 3V auf 5V, das wäre eine 
Verstärkung von 1,66. Das wird ja fix über Widerstände eingestellt. 
Jetzt nehme ich zb. einen anderen Empfänger, der 4V Ausgang hat. Und 
schwupps, habe ich ein Impulsamplitude von 6,64V. Das wäre zuviel.

Nun wie kann ich das machen, dass egal wieviel Volt der Empfänger 
rausgibt, das Signal bei 5V landet?

Danke,
PEter

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Anscheinend werden die Impulse über Operationsverstärker verstärkt und >nicht 
über Transistoren.

Und was ist in einem Operationsverstärker verbaut? Genau! Transistoren.

Du kannst auch einfach irgendeinen Gatterbaustein (HCT-Logikbaustein) 
nehmen, der das am Ausgang ausgibt, was am Eingang anliegt.
Wie Falk schon schrieb: die Impulsleitung muß nicht gepuffert werden. 
Sinnvoller ist es, dickere Servokabel zu verwenden.
Denn scheinbar bist du der einzige mit dem Problem...

Autor: crazy horse (Gast)
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indem du den OP nur mit 5V versorgst, mehr wirds dann nicht am Ausgang.
Brauchst allerdings einen rail-to-rail-OP.
Alternativ kannst du auch das Signal auf 3V begrenzen...

Autor: Chris S. (schris)
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Bei welcher Batteriespannung ?

Autor: Henry (Gast)
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Der Fragesteller hat schon Recht.

Wenn der computerisierte, intern mit 3.3V laufende, Empfänger am 
Impulsausgang nur 3.2V ausgibt und das mit 5V arbeitende Servo 
mindestens 2.7V als High brauch, dann wird es eng.
Noch etwas Störung auf der Leitung und die Impulse sind defekt.

Autor: Peter (Gast)
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Also kurz nocheinmal, ich habe KEINE Probleme mit Störungen. Es geht mir 
darum, zusätzlich Sicherheit einzubauen, wenn ich schon eine Schaltung 
entwerfe.

Henry hat das gut beschrieben, danke.

Ich weis persönlich nicht, ab welcher Spannung ein Servo ein High 
erkennt. Vielleicht ist die Spannung von Servo zu Servo verschieden.

Hier die Ausgangslage im Flugzeug:

Ich verwende einen 4 Zellen NiCd Akku, der hat voll geladen ca. 6V. Im 
laufe des Fluges sinkt er dementsprechend auf ca 4,5V ab.

Da die Servos ja normalerweise direkt am Empfänger angeschlossen sind, 
halten sie die 6V sowieso aus. Dementsprechend kann das Signal vom 
Empfänger ja auch die 6V haben, oder nicht?

Also sollte das Signal von ca. 3,3v auf die Batteriespannung angehoben 
werden.
Wenn ich nun einen Rail to Rail OPV nehme, den direkt an die 
Battereispannung anschließe und eine Verstärkung von zb.2 nehme, dann 
habe ich immer die Spannung der Batterie als Impuls, oder?


Ich danke euch sehr, dass ihr mir durch dieses Thema helft.

Peter

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Ich verwende einen 4 Zellen NiCd Akku, der hat voll geladen ca. 6V. Im
>laufe des Fluges sinkt er dementsprechend auf ca 4,5V ab.

Schon ungünstig. Alte Modellbauer Weisheit: 5 Zellen sind besser als 4.

>Da die Servos ja normalerweise direkt am Empfänger angeschlossen sind,
>halten sie die 6V sowieso aus. Dementsprechend kann das Signal vom
>Empfänger ja auch die 6V haben, oder nicht?

Du hast es immer noch nicht begriffen:
Die Impulsleitung überträgt (fast) keine Leistung. Da gehen nur Impulse 
zwischen etwa 1ms und 2ms Länge drüber. Damit wird dem Servo gesagt, in 
welche Position er fahren soll. Mehr nicht.
Wie stark das Signal einbricht, hat Falk schon beschrieben.

Was für dich wichtig ist:
Wie dick sind die Plus- und Minus-Leitung zu deinen Servos?
Die sollten ruhig etwas "kräftiger" ausgelegt sein, da sie für die 
Stromversorgung des Servos zuständig sind. Da kann es zu 
Spannungseinbrüchen kommen, wenn die Leitung zu dünn ist, wenn der Motor 
etwas stärker beansprucht wird und somit mehr Strom zieht.

Autor: Chris S. (schris)
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Ich würde ein 74LVC4245 nehmen, du brauchts dafür aber die 3.3V VCC vom
RC. Wenn du dazu keinen zugang hast, mußt du ev. ein ACT baustein 
nehmen,
um von 3.3V auf 5V zu kommen, und dann mit einem HC als Buffer 
rausgehen.
Je nach Anzahl der Leitungen, Inverter für 6 Servos, oder bus-driver für
8 Leitungen, auch 10.

Autor: Peter (Gast)
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@stk500:

ich weis ja nicht, ob DU fliegst, oder was auch immer, aber der Satz:

Schon ungünstig. Alte Modellbauer Weisheit: 5 Zellen sind besser als 4.

ist ja wohl kompletter Blödsinn. Wer hat dir denn das gesagt oder 
empfohlen! tz

Wenn ich 5 Zellen brauchen würde, dann sind meine Servos sowieso 
unterdimensioniert!Und nicht alle Kompoenten wie Servos,Empfänger, 
weitere Elektronik sind für 5 Zellen ausgelegt.

Und NIEMAND hat hier was über die Impuls-Leistung eines Servos gesagt!
Ich wollte damit aufzeigen, dass die Amplitude der Impulsspannung 
durchaus auch höher als 5V sein kann!

@all:

Danke für eure Antworten.

Eine Frage noch: Kann ich pro Empfängerkanal einen R2R OPV nehmen, 
direkt an den Akku hängen (ca 6V) und die Signale (3,3V) 2x verstärken, 
das wären theoretisch 6,6V, aber da nur 6V Versorgung zur Verfügung 
steht  kann eh nicht mehr rauskommen.
Würde das funktionieren?

Vielen Dank,
Peter

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>ist ja wohl kompletter Blödsinn. Wer hat dir denn das gesagt oder
>empfohlen! tz

Das erzählt jemand, der einen OPV in ein Segelflugzeug einbauen will...


>Wenn ich 5 Zellen brauchen würde, dann sind meine Servos sowieso
>unterdimensioniert!Und nicht alle Kompoenten wie Servos,Empfänger,
>weitere Elektronik sind für 5 Zellen ausgelegt.

Dann guck dir mal Datenblätter "richtiger" Servos an!
5 Zellen liefern im unbelasteten Zustand etwas mehr als 6V. Dafür 
liefern sie aber auch im nicht mehr vollen Zustand mehr als 4,8V und 
damit etwas mehr Sicherheit.

>ich weis ja nicht, ob DU fliegst, oder was auch immer, aber der Satz:

25 Jahre Modellbau, ohne Fliegerei...

Autor: Peter (Gast)
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Das erzählt jemand, der einen OPV in ein Segelflugzeug einbauen will...

Ich, und mindestens zehn Firmen die Akkuweichen herstellen und 
verkaufen!

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Ich, und mindestens zehn Firmen die Akkuweichen herstellen und
>verkaufen

Und wie sieht die Beschltung dieser Akkuweichen aus?
Wird der OPV dabei zur Signalverstärkung benutzt?
Naja, du hast Recht und ich meine Ruhe...

Autor: Blackbird (Gast)
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Hast Du mal am Empfängerausgang die Impulsamplitude mit einem Oszi 
gemessen?
Ich kann mir nicht vorstellen, dass der Decoder auch mit der 
stabilisierten Spannung des HF-Teils betrieben wird, also mit 3,3V. Da 
liegt immer die gesiebte Batteriespannung an.

Die Impulsamplitude ist am Empfängerausgang und am Servoeingang auch 
nach 10m Kabel immer noch gleich (bis auf wenige mV). Was den 
Impulspegel sinken läßt, ist der Spannungsabfall über der Masseleitung, 
weil dort auch der Betriebsstrom des Servos fließt. Und der kann 
durchaus mal mehr als ein Volt betragen.
Also Masse- und Versorgungsleitung richtig dimensionieren hilft mehr als 
Impulsverstärkung. Die wird durch den Masseleitungs-Effekt sowieso 
wieder aufgehoben.

Blackbird

Autor: P. S. (Gast)
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STK500-Besitzer wrote:
>>Ich verwende einen 4 Zellen NiCd Akku, der hat voll geladen ca. 6V. Im
>>laufe des Fluges sinkt er dementsprechend auf ca 4,5V ab.
> Schon ungünstig. Alte Modellbauer Weisheit: 5 Zellen sind besser als 4.

So ist das mit alten Modellbauern und ihren Weisheiten: Es gibt einige 
Servos am Markt, die keine 5 Zellen verkraften.

Autor: P. S. (Gast)
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Peter wrote:
> Also kurz nocheinmal, ich habe KEINE Probleme mit Störungen. Es geht mir
> darum, zusätzlich Sicherheit einzubauen, wenn ich schon eine Schaltung
> entwerfe.

Wenn man so wenig Ahnung vom Thema hat, baut man nur zusaetzliche 
Unsicherheiten ein. Es gibt fertige Impulsverstaerker oder eben besagte 
Akkuweichen zu kaufen. Du solltest dich an diese halten, bevor du dein 
Modellflugzeug anderen Leuten auf den Kopf wirfst.

Autor: Thomas K. (Gast)
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Hallo!

Also erstmal würde ich schauen, ob es das Servozittern auch unbelastet 
gibt. Falls ja, dann gibt es ein grundsätzliches Problem. Da es 
anscheinend Segler sind, sind entweder die Servos lausig, oder das 
HF-Signal (Sender-Empfaenger)....

Ansonsten: wie schon erwähnt dickere Leitungen und keine zusätzliche 
Fehlerquellen wie OpAmps usw. einbauen.

Gruss
Th

Autor: Karl-heinz Strunk (cletus)
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Das Zittern wurde bei meinem FLugzeug bei schlechtem Empfang schlimmer.

Ohne es je verfolgt oder nachgemessen zu haben, glaube ich, dass es 
nicht an der Steuerspannung lag, sondern eher an Störeinflüssen.

Die Servos liefen damals ganz einfach: Der Empfänger im Flugzeug hat 
einen Pegel auf die Steuerleitung gelegt, der > 1 ms und < 2 ms lang 
war. 2 ms = voller Anschlag rechts, 1 ms voller Anschlag links.

Wenn jetzt die Signale kurze Aussetzer hatten und die Pegel <1ms oder 
>2ms lang waren, blieb der Servo in der alten Stellung bzw fuhr nach 
einer Zeit, gesteuert durch den Empfänger, in eine vermeintlich sichere 
Stellung.

Mein Flugzeug hatte eine Selbstzerstörung: Da war eine Schaltung bei, 
die, falls die Steuersignale ausfallen, einen Summer (zum Wiederfinden) 
angestellt hat.

Der hat wiederum solche Störungen verursacht, dass alle Servos zu 
Zittern anfingen und alle Stellungen durchprobiert haben.

Kannst dir vorstellenn, wie das ausgesehen hat, als der Empfang mal kurz 
weg war? Ein Teufelskreis, weil durch die Störungen war der Empfang 
selber komplett gestört.



Achja: Die Chance, dass du deinen Servos mit der Bastelei schadest oder 
schlimmer: Sie beim Fliegen den Geist aufgeben ist höher als der Erfolg.

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